樁基礎(pile foundation)
由樁和樁承臺組成的深基礎。樁基礎由于其承載力高、沉降量小而均勻,而適用于在各種工程地質條件下建造各種類型的建筑工程。
樁 深入土層中,豎向和側向有一定支承能力的結構桿件。樁按成樁材料分成木樁、混凝土樁、鋼樁和組合樁。按樁在土中的工作特性分成摩擦樁(樁尖不支承在堅硬土層上、承載力取決于樁對土的摩擦力)、端承樁(樁尖支承在堅硬土層上、承載力取決于樁尖下堅硬土層對樁的阻力)和半摩擦半支承樁(樁尖支承在較堅硬土層上、承載力由樁身摩擦力和樁尖處土的阻力組成)。按樁的制造方法分成預制樁和灌注樁。按樁的入土方法分成打入樁和壓入樁。
樁的承載力 樁有承受垂直荷載和側向荷載的能力。垂直承載力采用靜荷載試驗法、理論計算法、靜力觸探估算法、經驗公式法和動力公式法確定。側向(橫向)承載力采用靜荷載試驗法和理論計算法確定。剛性樁的橫向承載力按平面土壓力理論或其他簡化方法計算。柔性樁的橫向承載力計算方法有:基床系數法和彈性半空間法。
樁基中每一根樁承受的軸向力要小于單樁軸向受壓時容許承載力。當樁周土體因自重固結、濕陷或因地面堆載等產生的地基壓縮大于樁的下沉時,應考慮樁側負摩擦對軸向承載力和沉降的影響。
樁的最終貫入度 打樁終止時一陣(10擊)錘擊所發生的樁下沉值。當貫入度的實測值大于計算的貫入度值時,雖然樁已沉至設計深度,也必須將樁繼續打入土中,直至貫入度的實測值小于計算的貫入度值為止。
樁承臺 在樁頂將樁群連成整體,支承樁基上荷載的結構構件。樁承臺的平面形狀取決于樁的布置情況,一般為矩形或條形。承臺高出地面或河底時,稱為高樁承臺。承臺低于地面時,稱為低樁承臺。混凝土樁、鋼筋混凝土樁、鋼樁的樁基礎,不須將承臺底面深置于地下水位以下。對木樁基礎,為避免地下水位波動對木樁的腐蝕作用,要求將承臺深埋,樁頭低于地下水位。
樁基礎分類 按承臺位置分有承臺位于土內的低承臺樁基礎和承臺位于土外的高承臺樁基礎。按樁的布置方式分有樁垂直布置的樁基礎,樁傾斜布置的樁基礎和交叉布置的樁基礎。按承臺幾何形狀分有條形、方形、圓形(環形)、三角形、多邊形、不規則形承臺樁基礎。按樁數分有一柱一樁和多樁承臺樁基礎。
樁基礎設計 包括樁型選擇,樁身設計(樁的斷面尺寸、長度、強度),單樁容許承載力確定,樁的數量,樁的平面布置,承臺尺寸和構造,承臺強度設計,估算樁基礎沉降量等。
樁基礎極限承載力 假定樁基礎是一個由承臺、樁和樁間土組成的實體基礎。
樁基礎沉降 有三種計算假定:(1)無擴散角的假定。假定樁基礎是砌置在樁尖平面上的實體基礎;(2)太沙基和皮克假定。當樁基由摩擦樁組成時,假定它是砌置在由樁尖向上1/3樁長平面上的實體基礎;(3)有擴散角的假定。假定樁基礎是砌置在樁尖平面上的實體基礎,但荷載從承臺底面和樁群外圍以某一角度向樁尖平面處擴散。由于樁基礎計算沉降量與實際情況有較大的差距,因此要結合地區經驗選用與應力水平相適應的沉降計算參數。
樁基礎施工 按基坑開挖先后分:(1)先挖基坑后打樁,一般適用于小型基坑;(2)先打樁后挖基坑,一般適用于大型基坑。
先挖基坑后打樁 在地基中挖出基坑后,將打樁架安放在基坑邊上。第一步,邊排的樁和其他各排的樁不打至設計深度,只打至樁頭都在腳手架標高處為止,以便在其上敷設腳手架并將打樁架移至基坑上;第二步,打下所有的樁以后,將打樁架后退,將樁打至設計深度。使用裝有可外伸的龍門,能使樁錘降入基坑內。沒有外伸龍門時,可利用“送樁”。送樁是一段長度等于基坑深度的鋼質或木質樁段。利用送樁時,將其放在樁頭上,樁打入土中達到設計深度后,將其從樁上移去。
先打樁后挖基坑 將全部樁打入地基中以后,進行基坑挖土和將各樁上部截至同一個水平。
預制樁的施工方法見預制樁。灌注樁的施工方法見灌注樁。
簡史 樁基礎是最古老的基礎形式之一,早在有文字記載的歷史以前,人類就在地基條件不良的河谷和洪積地帶采用木樁來支承房屋。智利發掘文化遺址時發現的木樁距今大約有12000~14000年。中國浙江省余姚縣河姆渡原始社會遺址出土的木樁,距今大約有6000~7000年。英國的橋梁工程和河濱住宅中有許多木樁基礎。中世紀在東安格里亞(East Anglia)沼澤地區修建的大修道院,使用橡木和赤楊木做樁基礎。中國漢朝(公元前200年到公元200年)建橋時使用木樁基礎;到明、清時期,樁基礎已在橋梁、水利和建筑工程中廣泛應用。20世紀50年代,中國開始在一些大型工程中采用鋼筋混凝土預制樁基礎;70年代后期采用開口鋼管樁和離心混凝土管樁基礎。隨著打樁施工機械和技術的不斷發展和海洋工程建設的迅速興起,樁基礎已由單純的支承上部結構,向承受很大外力的結構構件發展。
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